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可靠性问题的提出是与电子工业迅速发展的以下三个特点分不开的: : |; G! Z. E I0 f% i% r
(1)电子产品(设备)的复杂程度在不断增长
+ B! x) A# L$ M$ E电子产品复杂程度的重要标志是所需元件的数量越来越多。例如美国轰炸机上的无线电设备的情况是:1921年前飞机上还没有无线电设备,1940年飞机上的电子设备只有一千多个,1950年B—47飞机上的电子设备发展到2万多个,1955年B—52飞机上达5万多个,1960年B—58飞机上发展到9万多个。
7 Q! I' |7 v1 c/ L: T8 I目前,一般制导系统上仅计算机部分就有10万多个元件;一般反导弹系统仅雷达部分就有几十万个元件,整个系统元器件达几百万个。 7 Y6 z7 t7 ?# d: q/ ~! [/ T
一般说来,电子设备所用的元器件数量越多,其可靠性问题就越严重,对于串联系统来说,其设备可靠度为所用元器件可靠度的乘积。 + B9 N6 ?: F8 j, X2 v4 ^" B
设元件的可靠度为0.9,则2个串联为0.81,3个串联为0.729;设元件的可靠度为99.5%,则40个串联为83%,100个串联为60%。
3 Y3 `; T( B W5 D; z$ y, p若30万个元件组成系统,为确保系统可靠度为95%,要求每个元件的可靠度为99.9999%以上。现代化的复杂系统的电子元器件数量一般在上百万、上千万,对元器件可靠性要求更高。 ' d, X4 A' t/ P; n
(2)电子设备的使用环境日益严酷
+ F; n! S1 R2 X电子设备的使用地域从实验室到野外,从陆地到深海,从高空到宇宙空间,还有使用在热带、寒带、赤道、南北极(南极站)等地的。 2 R$ f$ s9 W( {$ {2 w$ r4 _4 K
各种不同地方的电子设备经受不同的环境条件。在坑道内,地温为一5~35℃;用于坦克中,要经受高温和振动;用于海上舰艇,要经受海水、盐雾、浪潮冲击等;用于宇宙空间,会受到宇宙粒子的辐射和振动加速度。
: {( G. n* L4 e一般说来,使用条件越严酷,产品失效的可能性就越大,所以对可靠性要求就越高。
* N% e: n" _( x9 B1 k; t(3)电子产品的装置密度在不断增长 5 z, q6 l. T2 R% `9 d u. h
集成电路由SSI经MSI发展到LSI,VLSI,ULSI,装置密度不断增高,因而集成电路内部的环境温度上升,所以对可靠性的要求也不断提高。为此各国都建立了许多机构,研究提高器件的可靠性问题。
3 c* B$ k/ n& o- ~( X1 L3 u, G, S/ ]所谓可靠性是指半导体集成电路在一定的工作条件下(指一定的温度、湿度、机械振动、电压等)在一定的时间内能完成规定作用的几率。集成电路的可靠性通常用失效率来量度。0 ? S0 I8 H+ g0 D% W5 d
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1非特表示10亿个产品在1小时内只允许有一个产品失效,或者说在1千小时内只允许有百万分之一的失效率. 7 V8 K$ |5 W3 q3 I, N9 ]( O# a
通过对集成电路失效过程的分析,了解到早期失效阶段对集成电路的平均寿命影响很大,而早期失效主要是半导体集成电路有缺陷。如果通过短时间的筛选试验把有缺陷的集成电路淘汰掉,那么筛选后的集成电路就有更高的可靠性,所以筛选是提高集成电路可靠性的一个有效措施。
1 ^- ]0 q8 I& Q2 C @ j) i, l实际上,这个说法不十分确切,因为筛选只是去掉早期失效的电路,并不能从根本上提高这批电路的可靠性水平,实际上可靠性是产品所固有的,即这批电路的可靠性水平在 2 O7 Q H6 [! W8 ^: {
电路制造出来时已决定了。只有用最佳的电路版图设计,最好的工艺质量控制,才能制造出最可靠的电路来。其中设计奠定了可靠性的基础,而工艺则是保证。因此,应从设计和工艺两方面着手来提高电路的固有可靠性。下面着重介绍设计中提高可靠性的一些考虑(包括电路设计、版图设计和工艺设计三方面),而保证工艺质量控制的最有效的办法,是采用微电子测试图形技术( N, ]- [/ D6 @. D+ d
IC的奇怪ESD试验现象
- X% F1 u2 B, B8 Z" P. D: [ f) \2 _' Q3 z
- O: {; P2 l) o对某IC进行ESD试验,发现可重复的现象。9 Z4 W+ \0 j- J/ B# `& y
芯片不同组电源地Vss1、Vss2之间,相互ZAP,当:# F4 \# Q4 S( [/ G2 i' O4 F8 Z
A、 Vss1 ZAP Vss2 +2000V Failure;
+ |2 C5 c8 \. u8 \! nB、 Vss1 ZAP Vss2 -2000V Pass;
8 M! X8 m( _5 t v* wC、 Vss2 ZAP Vss1 +2000V Failure;2 |( ]6 w; n$ v9 E y5 L
D、 Vss2 ZAP Vss1 -2000V Pass。$ | P1 h; I+ d
分析发现:
5 O) h0 J9 `- ?# S3 Y9 N. c T# J抗ESD能力与所加的电压极性有关可以理解,但不可思议的与接地(ESD试验设备的地)位置有关,A和B时Vss2接地,C和D时Vss1接地。A、D是同一个泄放回路,B、C也是同一个泄放回路,而且泄放方向也相同,为什么结果不同?
' H7 v# ?1 c8 L- w8 Y2 d请高人指点。 |
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